(57)【要約】【課題】パターンされた強誘電体媒体の製造方法を提供する。【解決手段】基板上に形成された電極上に強誘電膜の製造のための前駆体で所定パターンのフィーチャーを形成する工程と、前駆体と反応して強誘電物質を形成するソース物質を前駆体と反応させて、前駆体フィーチャーを強誘電性の物質に変換する工程と、を含むパターンされた強誘電体媒体の製造方法である。これにより、従来方法に比べて単純な工程を通じてパターンされた強誘電膜を有する媒体の製造が可能である。【選択図】図２Ａ
2006269056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電極を形成する工程と、
前記電極上に少なくとも強誘電膜の製造のための前駆体で所定パターンのフィーチャーを形成する工程と、
ソース物質を前記前駆体フィーチャーと反応させて、前記前駆体フィーチャーを強誘電性フィーチャーに変換する工程と、を含むパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項２】
前記強誘電物質は、ＰｂＴｉＯ３またはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３であることを特徴とする請求項１に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項３】
前記前駆体は、Ｔｉ／ＴｉＯ２を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項４】
前記前駆体は、Ｔｉ／ＴｉＯ２及びＺｒ／ＺｒＯ２を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項５】
前記ソース物質を熱的蒸着により前記前駆体フィーチャーに蒸着して、前記前駆体フィーチャーとソース物質との反応を誘導することを特徴とする請求項１に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項６】
前記ソース物質をスパッタリングにより前記前駆体フィーチャーに蒸着して、前記前駆体フィーチャーとソース物質との反応を誘導することを特徴とする請求項１に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項７】
前記電極は、Ｐｔで形成し、
前記パターンされた前駆体フィーチャーを形成する工程ではＴｉ／ＴｉＯ２を形成し、
前記ソース物質は、ＰｂＯであることを特徴とする請求項１に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項８】
前記強誘電性フィーチャーに変換する工程に、前記パターンされた前駆体フィーチャーが結合された前記電極構造物をヒーターで加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項９】
前記電極は、Ｐｔで形成し、
前記パターンされた前駆体フィーチャーを形成する工程では、Ｔｉ／ＴｉＯ２を形成し、
前記ソース物質は、ＰｂＯであり、
前記強誘電性フィーチャーに変換する工程に、前記パターンされた前駆体フィーチャーが結合された前記電極構造物をヒーターで加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１０】
基板上に、ウェルを有する電極及び該電極のウェルに形成された前駆体フィーチャーを形成する工程と、
ソース物質を前記前駆体フィーチャーと反応させて、前記前駆体フィーチャーを強誘電性フィーチャーに変換する工程と、を含むことを特徴とするパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１１】
前記強誘電物質は、ＰｂＴｉＯ３またはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３であることを特徴とする請求項１０に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１２】
前記前駆体は、Ｔｉ／ＴｉＯ２を含むことを特徴とする請求項１０に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記前駆体は、Ｔｉ／ＴｉＯ２及びＺｒ／ＺｒＯ２を含むことを特徴とする請求項１０に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１４】
前記ソース物質を熱的蒸着により前記フィーチャーに蒸着して、前駆体フィーチャーとソース物質との反応を誘導することを特徴とする請求項１０に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１５】
前記ソース物質をスパッタリングにより前記フィーチャーに蒸着して、前駆体フィーチャーとソース物質との反応を誘導することを特徴とする請求項１０に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１６】
前記電極は、Ｐｔで形成し、
前記パターンされた前駆体フィーチャーを形成する工程では、Ｔｉ／ＴｉＯ２を形成し、
前記ソース物質は、ＰｂＯであることを特徴とする請求項１０に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１７】
前記強誘電性フィーチャーに変換する工程に、前記パターンされた前駆体フィーチャーが結合された前記電極構造物をヒーターで加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【請求項１８】
前記電極は、Ｐｔで形成し、
前記パターンされた前駆体フィーチャーを形成する工程では、Ｔｉ／ＴｉＯ２を形成し、
前記ソース物質は、ＰｂＯであり、
前記強誘電性フィーチャーに変換する工程に、前記パターンされた前駆体フィーチャーが結合された前記電極構造物をヒーターで加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のパターンされた強誘電体媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンされた強誘電体媒体の製造方法に係り、さらに詳細には、パターニングされた前駆体フィーチャーを強誘電体に変換させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度の複数のパターンされた強誘電物質のフィーチャーを有する媒体は、プローブストレージ装置に利用される。
【０００３】
強誘電膜で各フィーチャーは、メモリの１ビットに対応する。このような強誘電膜を利用する媒体の記録密度の向上のために、単位メモリに対応するフィーチャーのサイズを縮め、これにより、媒体の単位面積当たりのメモリビットの密度を高めなければならない。このようなビットの密度を高めるためには、強誘電膜の厚さを、例えば、約２〜１０ｎｍと薄くすることが必要である。このようなビットの密度の向上と共に、それ自体の物理的な性質の均質性の向上も重要である。すなわち、フィーチャーの構成物質である強誘電物質は、きめの細かい粒子構造または単結晶構造を有しつつも、境界の欠陥が少ないか、望ましくは、無欠陥となる必要がある。
【０００４】
公知のように、強誘電膜の損傷は、リソグラフィなどのエッチング過程で発生する。例えば、Ｐｔなどの電極上にＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ３）膜を形成した後、これをリソグラフィ法などによってＰＴＯ膜をフィーチャー形態にパターニングする。リソグラフィ過程のエッチングはＰＴＯを損傷させ、ＰＴＯの物理的な特性を悪化させる。したがって、良質のＰＴＯを得るためには、ＰＴＯの損傷を防止することが必要である。また、ＰＺＴを製造する方法も、パターニングによるＰＺＴの損傷を防止または抑制することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、損傷が少なくて、良質の物理的な性質を有する複数の強誘物質フィーチャーのパターニング方法を提供する。
【０００６】
また、本発明の目的は、製作が容易であり、工程の制御が簡単な強誘物質フィーチャーの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る強誘電体媒体の製造方法は、基板上に電極を形成する工程と、前記電極上に少なくとも強誘電膜の製造のための前駆体で所定パターンのフィーチャーを形成する工程と、前記前駆体と反応して強誘電物質を形成するソース物質を前記前駆体と反応させて前記前駆体フィーチャーを強誘電性の物質に変換する工程と、を含む。
【０００８】
本発明に係る強誘電膜の製造方法の他の類型は、基板上にウェルを有する電極と前記電極のウェルに位置する前駆体フィーチャーとを形成する工程と、前記前駆体と反応して強誘電物質を形成するソース物質を前記前駆体と反応させて前記前駆体を強誘電性の物質に変換する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る欠陥のないパターンされた強誘電膜を形成できる。このような本発明によると、良質の物質的な性質を有するパターンされた強誘電膜が得られる。このような本発明は、ＰＴＯ、ＰＺＴだけでなく、前駆体及びソース物質を利用して形成される他の強誘電体のパターニングにも適用され得る。
【００１０】
また、本発明は、強誘電体により制限されず、強磁性体にも適用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付された図面を参照して、本発明のパターンされた強誘電体媒体の製造方法の実施形態を説明する。
【００１２】
本発明により製造される媒体は、フィーチャーの形成状態によって埋め込み型及び非埋め込み型に区別され得る。
【００１３】
非埋め込み型のフィーチャーを有する媒体は、図１Ａに示すように、基板１上に平坦な電極２ｂが形成され、この電極上に島状の複数のフィーチャー３が所定間隔で突出して形成された構造を有する。
【００１４】
そして、埋め込み型フィーチャーを有する媒体は、図１Ｂに示すように、基板１上に所定間隔で配置された複数のウェル２ａ’を有する電極２ａが形成され、前記ウェル２ａ’のそれぞれに強誘電体フィーチャー３が位置する構造を有する。
【００１５】
本発明に係る強誘電体媒体の製造方法の特徴は、パターンされた強誘電体を得るために、強誘電体の状態でのパターニングを排除し、強誘電体の以前にパターンされた前駆体フィーチャーを先に得た後、パターンされた前駆体フィーチャーをソース物質と反応させて強誘電体フィーチャーを得るという点である。
【００１６】
以下、非埋め込み型フィーチャーを有する媒体の製造方法を図２Ａを参照しつつ概略的に説明する。
【００１７】
まず、基板１上に電極２ａを形成し（ｓｔｅｐ１）、電極２ａに前駆体フィーチャー３を形成する（ｓｔｅｐ２）。前駆体フィーチャーの形成方法は、一般的なフォトリソグラフィ、リフトオフ法などと多様であり、このような多様な方法の実施形態を後述する。
【００１８】
前駆体フィーチャー３を形成した後、前駆体フィーチャー３をソース種と熱的に反応させて（ｓｔｅｐ３）、強誘物質フィーチャーを最終的に得る（ｓｔｅｐ４）。
【００１９】
埋め込み型フィーチャーを有する媒体の製造方法は、次の通りである。図２Ｂに示すように、まず、基板１上にウェルを有する電極２ａと、前記電極２ａのウェル内に強誘電体の前駆体フィーチャー３を形成する（ｓｔｅｐ１）。ここで、前記のようにウェルを有する電極及びウェル内にフィーチャーを形成する方法は多様であり、その実施形態は後述する。次いで、前駆体フィーチャー３をソース種と熱的に反応させて（ｓｔｅｐ２）、強誘電体フィーチャーを最終的に得る（ｓｔｅｐ３）。表面粗度を調節するために追加的な平板化工程が必要でありえる。
【００２０】
以下、工程的に概略的に説明された非埋め込み型媒体及び埋め込み型媒体の各積層の形成方法について説明する。
【００２１】
＜電極形成＞
図３Ａに示すように、基板１、例えば、サファイアまたはシリコンウェハー上にＳｉＯ２、ＳｉＮｘまたはＳｉ３Ｎ４等で形成されたバッファ層１ａが形成され、その上に、例えば、ＴｉＯ２などで形成された拡散遮断膜１ｂが形成され、拡散遮断膜１ｂ上に金属電極２が形成されている。ここで、金属電極２の材料は、ＰｂＯと反応しない物質、例えば、Ｐｔ、Ｔａ、Ｍｏであり、望ましくは、Ｐｔである。そして、前記金属電極２と拡散遮断膜１ｂとの間にＴｉ、ＴａまたはＭｏからなる接着層１ｃが介在される。ここで、接着層１ｃは省略され得る。
【００２２】
一般的に、全ての層は、従来の薄膜工程、例えば、蒸着、スパッタリング、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）、パルスレーザー蒸着、熱的酸化などの方法により形成され得る。
【００２３】
前記電極２は、例えば、純度９９.９９％程度のＰｔを真空状態でマグネトロンスパッタリング方式により約３００ｎｍ以下の厚さに形成する。このとき、拡散遮断膜１ｂと電極２との間の接着層１ｃの形成は、電極形成に先行され、これにより、Ｐｔ電極２の接着を強化できる。
【００２４】
前述したバッファ層１ａ、拡散遮断層１ｂ及び接着層１ｃは、選択的な要素であり、望ましい積層構造は、Ｐｔ／接着層／ＳｉＯ２／Ｓｉ、または、Ｐｔ／接着層／Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉである。
【００２５】
前述した基板上に金属電極、例えば、白金電極を形成させた構造及び方法についての記述は、本発明の技術的な範囲を制限せず、現存する薄膜及び厚膜形成技術を応用して、さらに多様な方法で具現可能である。
【００２６】
図３Ｂは、シリコン基板上に結晶成長されたＰｔ電極を示す図面である。図３Ｂに示すような基板１上の電極２の構造物を形成させる場合、白金電極は、１１１結晶方向性を有するか、または今後、この電極上に形成されたパターンされた強誘電性フィーチャーにグレーン境界が表れて、フィーチャー当たり１ビットの情報を記録／再生するのに悪影響を与え得る。これを改善するために、シリコン基板１と白金電極２との間にγ−Ａｌ２Ｏ３中間層１ｄを介在させる。
【００２７】
この技術は、厚さ、配向、粗度の制御を向上させる。
【００２８】
前記前駆体物質は、Ｐｔ上に結晶成長され得る。形成された強誘電物質は、結晶成長されても、そうでなくてもよい。結晶成長Ｐｔを得るために、シリコン上に前記中間層として、例えば、γ−Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＰ、Ｔｉｎ、ＺｒＮ、ＳｒＴｉＯ３、ＹＳＺ（（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ＺｒＯ２）（１−ｘ））、そしてＩｒが使用されうる。
【００２９】
＜非埋め込み型フィーチャーの形成＞
図４Ａないし図４Ｃは、非埋め込み型フィーチャーを形成する工程の一例を示す図面である。
【００３０】
図４Ａに示すように、先行工程で形成された電極２上に前駆体薄膜３’を形成する。
【００３１】
図４Ｂに示すように、前記前駆体薄膜３’上にマスク層４を形成する。マスク層４は、フォトレジストで形成して、ナノインプリント、電子ビームリソグラフィまたは既存の湿式または乾式フォトリソグラフィ法などにより形成する。
【００３２】
図４Ｃに示すように、乾式エッチングによりマスク層４で覆われていない前駆体薄膜３’の露出部分を除去した後、マスク層４を除去することによって目的とする前駆体フィーチャー３を得る。
【００３３】
図５Ａないし図５Ｅは、非埋め込み型フィーチャーを形成する工程の他例を示す図面である。
【００３４】
図５Ａに示すように、先行工程で形成された電極２上に前駆体薄膜３’を形成する。
【００３５】
図５Ｂに示すように、前記前駆体薄膜３’上に犠牲層５を形成する。犠牲層５は、フォトレジストで形成して、ナノインプリント、電子ビームリソグラフィまたは既存の湿式または乾式フォトリソグラフィ法などにより形成する。
【００３６】
図５Ｃに示すように、前記犠牲層５の上と、犠牲層５で覆われていない前駆体薄膜３’上とにマスク層６を形成する。マスク層６は、エッチング防止物質、例えば、Ｃｒ、Ｎｉなどの物質で蒸着する。
【００３７】
図５Ｄに示すように、リフトオフを実施して、すなわち、前記犠牲層５を除去することによって犠牲層５と、犠牲層上のハードマスク６物質とを除去する。
【００３８】
図５Ｅに示すように、前記前記マスク層６を除去して目的とする非埋め込み型フィーチャー３を得る。
【００３９】
図６Ａないし図６Ｄは、有機金属化合物で非埋め込み型フィーチャーを形成する工程の一例を示す図面である。
【００４０】
図６Ａに示すように、基板１上に電極２を形成する。
【００４１】
図６Ｂに示すように、前記電極２上にＴｉが含まれた有機金属化合物層３”を形成する。
【００４２】
図６Ｃに示すように、前記有機金属化合物層３”をパターニングして有機化合物フィーチャー７を形成する。このとき、有機金属化合物層３”に感光物質が含まれていれば、一般的なフォトリソグラフィ法によりパターニングされ得る。パターニング方法としては、電子ビームリソグラフィ法、またはパターンを機械的にほり込むインプリント法が適用され得る。
【００４３】
図６Ｄに示すように、前駆体フィーチャー３は、有機物質を除去することによって得られる。これは、例えば、熱的酸素処理または酸素プラズマの雰囲気での熱処理により行われる。
【００４４】
図７Ａないし図７Ｃは、有機金属化合物で非埋め込み型フィーチャーを形成する工程の他例を示す図面である。
【００４５】
図７Ａに示すように、基板１上に電極２を形成する。
【００４６】
図７Ｂに示すように、前記電極２上にＴｉが含まれた有機金属化合物層７を非常に薄く形成する。非常に薄い有機金属化合物層７は、ナノ構造物の形態に自己組み立てされる。
【００４７】
図７Ｃに示すように、Ｏ２雰囲気で熱処理して有機物質を何れも焼結し、残留するＴｉを酸化させて、ＴｉＯ２フィーチャー３を得る。このときに使用されうる方法は、熱的酸化または酸素プラズマである。
【００４８】
＜埋め込み型フィーチャーの形成＞
埋め込み型フィーチャーは、前述したように、電極にフィーチャーが埋め込まれているものであって、その製造方法の一実施形態は次の通りである。
【００４９】
図８Ａに示すように、基板１上にＰｔ電極２ｂを形成する。
【００５０】
図８Ｂに示すように、前記Ｐｔ電極２上に前駆体フィーチャー３を形成する。前駆体フィーチャー３の形成は、前述した実施形態での方法による。
【００５１】
図８Ｃに示すように、前記前駆体フィーチャー３が形成された方向からＰｔを十分な厚さに蒸着して、Ｐｔにより前記前駆体フィーチャー３の側面を埋め込む。Ｐｔは、前駆体の低い表面エネルギーにより前駆体フィーチャー３上には蒸着されず、電極２ｂ上のみに蒸着され、したがって、電極２ｂは、前駆体フィーチャー３が埋め込まれるウェル２ｂ’を有する。
【００５２】
図９Ａないし図９Ｅは、埋め込み型フィーチャーを製造する他の実施形態を示す図面である。
【００５３】
図９Ａに示すように、基板１上にＰｔ電極２ｂが形成される。
【００５４】
図９Ｂに示すように、電極上に犠牲層が形成された後にパターニングされる。
【００５５】
図９Ｃに示すように、フォトリソグラフィ法により犠牲層のパターンが電極に転写されて電極にウェルが形成される。
【００５６】
図９Ｄに示すように、犠牲層及びウェルに前駆体物質が被着される。
【００５７】
図９Ｅに示すように、犠牲層は除去され、ウェル内の前駆体物質は強誘電体物質に変換される。
【００５８】
図１０Ａないし図１０Ｄは、本発明に係る埋め込み型フィーチャーを製造する他の実施形態を示す図面である。
【００５９】
図１０Ａに示すように、別途のテンプレート基板、例えば、Ｓｉテンプレート基板８にＴｉＯ２前駆体フィーチャー３を形成する。前駆体フィーチャー３の形成は、前述した実施形態により得る。
【００６０】
図１０Ｂに示すように、前記前駆体フィーチャー３上に電極２ｂを形成する。電極２ｂがフィーチャーの高さに比べて大きな値の十分な厚さに蒸着されて、前記フィーチャー３を完全に埋め込む。
【００６１】
図１０Ｃに示すように、前記電極２ｂを埋め込む基板１を電極２ｂ上にボンディングする。ウェハーボンディングは、一般的に公知のように、ウェハー表面の活性化処理などを伴う。
【００６２】
図１０Ｄに示すように、前記テンプレート基板８を剥離して前記フィーチャー３の表面を露出させる。このようにすることにより、基板１上に電極２ｂに埋め込まれた前駆体フィーチャー３を得る。
【００６３】
図１１Ａないし図１１Ｆは、テンプレート基板で前駆体フィーチャー３が形成される図１０Ａないし図１０Ｄの実施形態の変形例であって、電極２ｂに埋め込まれた前駆体フィーチャー３が強誘電体化されつつ発生する体積膨脹を考慮したさらに他の実施形態を示す図面である。
【００６４】
図１１Ａに示すように、テンプレート基板８に所定の厚さの補償層９を形成し、その上に前述した方法により複数の前駆体フィーチャー３を形成する。
【００６５】
図１１Ｂに示すように、前記前駆体フィーチャー３をマスクとして利用して、前記補償層９をパターニングしてフィーチャー３の下部のみに補償層９を形成する。
【００６６】
図１１Ｃに示すように、前記前駆体フィーチャー３上に電極２ｂを形成する。電極２ｂの物質は、例えば、Ｐｔで十分な厚さ、すなわちフィーチャーの高さに比べて厚く蒸着して前記フィーチャー３を完全に埋め込む。
【００６７】
図１１Ｄに示すように、前記電極２ｂを埋め込む基板１を電極２上にボンディングする。ウェハーボンディングは、一般的に公知のようにウェハー表面の活性化処理などを伴う。
【００６８】
図１１Ｅに示すように、前記テンプレート基板８を前記電極２ｂから剥離して補償層９を除去することによって、前記フィーチャー３の表面を前記電極２ｂの表面を露出させる。
【００６９】
図１１Ｆに示すように、ソース種、例えば、ＰｂＯを前記ウェル２ｂ’内のフィーチャー３と反応させて強誘電体フィーチャー３を得る。このとき、フィーチャー３は、体積が増加してウェルの開口部までその表面が上昇する。このために、前記補償層９の厚さも適切に調節されねばならない。
【００７０】
＜強誘電体フィーチャーの変換＞
前述したような過程により得られたパターンされた前駆体フィーチャー３は、ソース種との熱化学的な結合により強誘電体フィーチャー３に変換される。
【００７１】
図１２は、パターニングされた前駆体フィーチャーを強誘電体に変換させる方法を示す図面である。
【００７２】
図１２に示すように、ＰｂＯ種は、ＰｂＯソースから生成され得る。ＰｂＯソースは、所定温度で加熱されてＰｂＯを蒸発させ、これにより、ＰｂＯ蒸気圧を発生させ得る固体ＰｂＯであり得る。これは、真空だけでなく大気圧でも行われ得る。大気圧で蒸発温度は、５５０℃以上であり、真空ではそれより低くてもよい。他のＰｂＯソースは、酸素またはアルゴンを含む真空雰囲気では、ＰｂＯがスパッタリングされるＰｂまたはＰｂＯターゲットでありうる。この場合、ＰｂＯの真空圧力は、熱的蒸着法に比べて高い値に制御されねばならない。もし、工程で真空が使用されれば、圧力は３００ｍＴｏｒｒ以下とならなければならない。基板１上のフィーチャー３は、ソースと同様に、同じチャンバ内に含まれる。真空で、ＰｂＯフラックスは指向性を有し、したがって、基板１上のフィーチャー３はソースと対向する。
【００７３】
金属電極２及びフィーチャー３は、ヒーター５２を利用して加熱される。Ｐｔで形成される金属電極は、ＰｂＯガスと反応しない。ＰｂＯガスは、電極２で再蒸発される前に電極の表面に吸着され、電極の表面に沿って移動する（表面拡散）。再蒸発は、所定の温度、例えば、４００℃の温度で行われて、ＰｂＯが金属電極２に蒸着されない。ＰｂＯガスは、Ｔｉ／ＴｉＯ２で形成されるフィーチャー３と選択的に反応して、Ｔｉ／ＴｉＯ２が強誘電体であるＰｂＴｉＯ３に変換され得る。ＰｂＯ種は、ガス状態で直接的に前駆体フィーチャーに到達できる。一方、ＰｂＯは、電極２の表面に沿って移動する間、前駆体フィーチャーと吸着されたＰｂＯが出合ったときに反応が起こる。前記ヒーターの温度は、前記反応と再蒸発とが起こる程度とならなければならない。ここで、ＺｒまたはＺｒＯ２（以下、Ｚｒ／ＺｒＯ２）は、Ｔｉ／ＴｉＯ２で形成されたフィーチャー３に含まれ得る。Ｔｉ及びＺｒを含むフィーチャー３は、ＰｂＯと反応してＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ３）に変換される。
【００７４】
前述した本発明のパターンされた強誘電フィーチャー、すなわち、強誘電体フィーチャーアレイの製造方法は、フィーチャー物質とＰｂＯとの反応による強誘電物質が製造される前にパターニングされるという点に特徴がある。すなわち、本発明は、Ｔｉ／ＴｉＯ２、Ｚｒ／ＺｒＯ２からメモリのビットに該当するフィーチャーを形成し、その後にＰｂＯとの反応によりＰＴＯ、ＰＺＴ強誘電体を得る。
【００７５】
前述したように、本発明の方法において、基板は、シリコンまたはサファイアが利用され得る。金属電極は、強誘電物質を得るために最終的に供給されるＰｂＯと反応しない物質、例えば、Ｐｔが使用されうる。そして、Ｔｉ、ＴｉＯ２、Ｚｒ、ＺｒＯ２などの前駆体を利用しメモリビットに対応するフィーチャーを形成した後、最終的にソース物質であるＰｂＯを供給して所望のＰＴＯまたはＰＺＴを得る。
【００７６】
ソース物質としてＰｂが使用される場合、３００ｍＴｏｒｒ以下の気圧を維持する真空チャンバに酸素を注入してＰｂＯを得る。
【００７７】
前記したように、ＰｂまたはＰｂＯ種を得るために、前述したように電気的な発熱体を利用する熱的蒸発またはスパッタリング法、パルスレーザー蒸着法、揮発性の有機金属化合物などを利用してＰｂＯ種を得る。蒸発またはスパッタリングにより発生したＰｂＯ種は、真空チャンバ内で速く基板側に進行して、加熱された基板表面の電極及びフィーチャーの表面に吸着される。このとき、前述したように、ＰｂＯ種は電極と反応せず、前駆体によるフィーチャーと反応してＰＴＯまたはＰＺＴを生成する。前述したように、基板が装着されるヒーターは、基板を６００℃以上に加熱してＰｂＯソース及び前駆体の反応を促進させて拡散を増進させると共に、ひいては電極に吸着されたＰｂＯソースを蒸発させて電極上の残留を防止し、２次蒸発されたＰｂＯソースとフィーチャーとの反応に寄与するように助ける。反応により得られたＰＴＯまたはＰＺＴは、反応が進行される間にフィーチャーの内側に広がる。フィーチャーの一部または全体の反応などに起因するＰＴＯまたはＰＺＴの拡散程度は、工程時間に依存する。このような本発明により無欠陥の強誘電体パターンが得られる。
【００７８】
このような本発明の長所は、従来方法に比べて単純な工程を通じてパターンされた強誘電膜を有する媒体の製造が可能であるということである。これは、特に、従来のように強誘電体を損傷させるパターニング方法が排除され、強誘電体が形成される前の前駆体の状態でパターニングされることによって、損傷のない強誘電体媒体が容易に得られる。前駆体フィーチャーのパターニングは、強誘電体のパターニングに比べて容易であるという点を考慮するとき、本発明の製造方法は、経済的な利得も伴い、特に、パターンされた強誘電体フィーチャーの基礎となる前駆体、例えば、ＴｉまたはＴｉＯ２を冷間または熱間蒸着が可能であるという長所を有する。
【００７９】
また、本発明の製造方法によると、低い表面エネルギーを有するＴｉＯ２と高い表面エネルギーを有するＰｔとにより、ＴｉＯ２前駆体の薄膜またはフィーチャーの厚さまたは高さを１０ｎｍ以下に下げ得る。これは、強誘電体の小さな粒径を保証する。
【００８０】
前駆体の強誘電体への変換は、ソース種の拡散により制御され、変換は、ソースの供給中断及び５００℃以下への温度低下により中止される。前述したように、ＰｂＯは、Ｐｔと反応しないため、ほとんどのＰｂＯがＴｉＯ２前駆体のみと反応する確率を高める。
【００８１】
図１３は、本発明により製造される複数の強誘物質フィーチャーでパターンされた媒体を利用する情報記録装置の概略図である。
【００８２】
図１３に示すように、パターンされた強誘電膜の各強誘電性のフィーチャー３は、基板１の電極２上に複数個が配列されており、その上に情報記録及び読み取りのための探針が設けられている。探針は、レバーにより支持される。
【００８３】
このときに図示されたように、複数の強誘電体フィーチャー３が基板上に突出される形態であってもよく、複数の強誘電性フィーチャー３が電極２に埋め込まれた形態であっても良い。
【００８４】
このような本発明の理解を容易にするために、いくつかの模範的な実施形態が説明され、添付された図面に図示されたが、このような実施形態は、単に広範な発明を例示し、これを制限せず、そして、本発明は、図示及び説明された構造及び配列に限定されないという点が理解されねばならず、これは、当業者ならば、多様な他の修正が可能であるためである。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、情報記録に関連した技術分野に好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】本発明により製造される媒体の概略的な構造を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明により製造される媒体の概略的な構造を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る各製造方法の概略的な工程を示すフローチャートである。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る各製造方法の概略的な工程を示すフローチャートである。
【図３Ａ】本発明により製造される媒体の電極とその下部の積層構造の例を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明により製造される媒体の電極とその下部の積層構造の例を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図５Ｂ】本発明の他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図５Ｃ】本発明の他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図５Ｄ】本発明の他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図５Ｅ】本発明の他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図６Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図６Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図６Ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図６Ｄ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図７Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図７Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図７Ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図８Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図８Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図８Ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図９Ａ】本発明の埋め込み型フィーチャーを製造する他の実施形態を示す図面である。
【図９Ｂ】本発明の埋め込み型フィーチャーを製造する他の実施形態を示す図面である。
【図９Ｃ】本発明の埋め込み型フィーチャーを製造する他の実施形態を示す図面である。
【図９Ｄ】本発明の埋め込み型フィーチャーを製造する他の実施形態を示す図面である。
【図９Ｅ】本発明の埋め込み型フィーチャーを製造する他の実施形態を示す図面である。
【図１０Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１０Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１０Ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１０Ｄ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１１Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１１Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１１Ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１１Ｄ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１１Ｅ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１１Ｆ】本発明のさらに他の実施形態に係るフィーチャーの製造方法の工程図である。
【図１２】本発明によりパターニングされた前駆体フィーチャーを強誘電体に変換させる方法を示す図面である。
【図１３】本発明により製造されるパターンされた強誘電膜を利用する情報記録装置の概略図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  基板
１ａ  バッファ層
１ｂ  拡散遮断膜
１ｃ  接着層
２  Ｐｔ電極
２ａ  電極
２ｂ  電極
２ｂ’  ウェル
３  強誘電体フィーチャー
３’  前駆体薄膜
４  マスク層
５  犠牲層
６  ハードマスク
７  有機化合物フィーチャー
８  テンプレート基板
９  補償層
【図１Ａ】
2006269056.tif 000003
【図１Ｂ】
2006269056.tif 000004
【図２Ａ】
2006269056.tif 000005
【図２Ｂ】
2006269056.tif 000006
【図３Ａ】
2006269056.tif 000007
【図３Ｂ】
2006269056.tif 000008
【図４Ａ】
2006269056.tif 000009
【図４Ｂ】
2006269056.tif 000010
【図４Ｃ】
2006269056.tif 000011
【図５Ａ】
2006269056.tif 000012
【図５Ｂ】
2006269056.tif 000013
【図５Ｃ】
2006269056.tif 000014
【図５Ｄ】
2006269056.tif 000015
【図５Ｅ】
2006269056.tif 000016
【図６Ａ】
2006269056.tif 000017
【図６Ｂ】
2006269056.tif 000018
【図６Ｃ】
2006269056.tif 000019
【図６Ｄ】
2006269056.tif 000020
【図７Ａ】
2006269056.tif 000021
【図７Ｂ】
2006269056.tif 000022
【図７Ｃ】
2006269056.tif 000023
【図８Ａ】
2006269056.tif 000024
【図８Ｂ】
2006269056.tif 000025
【図８Ｃ】
2006269056.tif 000026
【図９Ａ】
2006269056.tif 000027
【図９Ｂ】
2006269056.tif 000028
【図９Ｃ】
2006269056.tif 000029
【図９Ｄ】
2006269056.tif 000030
【図９Ｅ】
2006269056.tif 000031
【図１０Ａ】
2006269056.tif 000032
【図１０Ｂ】
2006269056.tif 000033
【図１０Ｃ】
2006269056.tif 000034
【図１０Ｄ】
2006269056.tif 000035
【図１１Ａ】
2006269056.tif 000036
【図１１Ｂ】
2006269056.tif 000037
【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１３】
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